赤道太平洋海温对我国东部冬季降水的年代际影响及CFS模式的模拟研究

摘要

本文主要利用观测资料和全球耦合模式模拟资料对热带太平洋海温和中国东部冬季降水之间联系强度的年代际变化进行研究，从而评估ENSO对中国东部降水的影响。通过SVD方法分析68年中国东部冬季降水和太平洋海温之间年际与年代际的协同变化。通过分析模式中与ENSO和中国东部冬季降水有关的大气遥相关来进一步揭示出环流与ENSO位相和强度的联系，从而帮助我们理解观测到的冬季东部降水和ENSO之间的联系强弱的年代际变化。主要结论如下:
　　(1)通过SVD方法分析了1948-2015年间中国东部冬季降水和热带太平洋海温的协同变化。年际时间尺度上，中国东南部多雨（干旱）往往是与El Ni(n)o(La Ni(n)a)相关。在年代际尺度上，ENSO的相位及其与中国东部冬季降水的关系强弱呈明显的年代际变化:1948-1977年表现为La Ni(n)a年居多，两者存在较强的相关关系(0.40);1978-1999年为El Ni(n)o年居多，两者存在更强的相关关系(0.76);2000-2015年El Ni(n)o和La Ni(n)a年各半，两者存在较弱的相关关系(0.34)。
　　(2)通过对比CFS模式的ENSO run和no-ENSO run两种方案下的降水型发现:当受到ENSO影响时，东部降水异常最大值增长超过50％;从模式的两种方案与观测资料的功率谱分析结果的对比中，发现并证明了ENSO不仅能够调节我国东部冬季降水的强度，也使降水向低频变化。另外，通过模式与观测的对比结果也反映出CFS模式能够很好的模拟并反映我国冬季真实的降水情况。
　　(3)通过在模式中对不同强度和相位下的ENSO进行进一步分析，揭示了我国东部冬季降水和大气环流对ENSO响应的敏感性。同时也反映出降水和环流对ENSO冷暖位相的响应是非线性的。在El Ni(n)o年，对海温异常的响应更敏感，而在La Ni(n)a年这种响应的敏感性较低。通过观测和模式中高度场与降水的SVD第一模态时间序列的相关图发现了联系热带太平洋海温和我国东部冬季降水的遥相关类型。且利用模式分析发现这种遥相关的敏感性与ENSO的位相有关，从而解释不同年代际中我国东部冬季降水和赤道太平洋海温之间联系强度的差异。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 影响我国冬季降水主要因子

1．2．1 海温

1．2．2 水汽条件

1．2．3 东亚冬季风

1．3 我国降水与海温关系相关研究的历史回顾

1．3．1 ENSO对中国降水的影响

1．3．2 PDO对中国降水的影响

1．3．3 IOD对中国降水的影响

1．4 本文拟研究内容和论文安排

第二章 资料和方法

2．1 资料

2．1．1 观测资料

2．1．2 模式资料

2．2 方法

2．2．1 奇异值分解(SVD)

2．2．2 经验正交函数(EOF)

2．2．3 相关分析

2．2．4 功率谱分析

2．2．5 线性回归

第三章 观测的我国东部冬季降水与海温年际和年代际关系的诊断结论

3．1 中国冬季降水的气候态和标准差

3．2 观测资料中与ENSO相关的降水形势

3．2．1 冬季热带太平洋海温和中国东部降水的SVD分析

3．2．2 冬季热带太平洋海温和中国东部降水的EOF分析

3．3 赤道太平洋海温和我国东部冬季降水联系强度的年代际变化

3．4 小结

第四章 CFS模式模拟结果分析及与观测资料的比对

4．1 模式模拟方案介绍

4．2 模式中我国冬季降水的气候态和标准差

4．3 模式中与ENSO相关的中国东部降水型

4．4 模式结果中降水和海温的功率谱分析及与实际观测的对比

4．5 小结

第五章 降水对ENSO响应年代际差异的内在机理

5．1 不同强度和相位的ENSO下海温的分布

5．2 不同强度和相位的ENSO下中国东部冬季降水的分布

5．3 大气环流对ENSO响应的敏感性

5．4 冬季中国东部降水和赤道太平洋海温之间联系强度的年代际变化关系的解释

5．5 小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 研究展望

参考文献

作者简介

致谢